《（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第10章 電磁感應 第3節(jié) 電磁感應中的電路和圖象問題教學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第10章 電磁感應 第3節(jié) 電磁感應中的電路和圖象問題教學案（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3節(jié)電磁感應中的電路和圖象問題 電磁感應中的電路問題講典例示法1電磁感應中電路知識的關系圖2解決電磁感應中的電路問題三部曲典例示法(多選)如圖所示，水平面上固定一個頂角為60的光滑金屬導軌MON，導軌處于磁感應強度大小為B，方向豎直向下的勻強磁場中。質(zhì)量為m的導體棒CD與MON的角平分線垂直，導軌與棒單位長度的電阻均為r。t0時刻，棒CD在水平外力F的作用下從O點以恒定速度v0沿MON的角平分線向右滑動，在滑動過程中始終保持與導軌良好接觸。若棒與導軌均足夠長，則()A流過導體棒的電流I始終為BF隨時間t的變化關系為FtCt0時刻導體棒的發(fā)熱功率為t0D撤去F后，導體棒上能產(chǎn)生的焦耳熱為mvA
2、BC導體棒的有效切割長度L2v0ttan 30，感應電動勢EBLv0，回路的總電阻Rr，聯(lián)立可得通過導體棒的電流I，選項A正確；導體棒受力平衡，則外力F與安培力平衡，即FBIL，得Ft，選項B正確；t0時刻導體棒的電阻為Rx2v0t0tan 30r，則導體棒的發(fā)熱功率P棒I2Rxt0，選項C正確；從撤去F到導體棒停下的過程，根據(jù)能量守恒定律有Q棒Q軌mv0，得導體棒上能產(chǎn)生的焦耳熱Q棒mvQ軌0)。回路中滑動變阻器R的最大阻值為R0，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1R0、R2。閉合開關S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導體的感應電動勢，則()AR2兩端的電壓為B電容器的a極板帶正
3、電C滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D正方形導線框中的感應電動勢為kL2ACP將R分為R左、R右兩部分，R左R右，R2與R右并聯(lián)，阻值為，再與R1、R左串聯(lián)，故R2兩端的電壓為U，故A選項正確；正方形導線框相當于電源，根據(jù)楞次定律可知，定值電阻R1的左端與電源的正極相連，則電容器的b極板帶正電，故B選項錯誤；根據(jù)電路的串、并聯(lián)知識和純電阻的熱功率的計算公式PI2R可得，定值電阻R2的熱功率為PI，滑動變阻器R的熱功率為PI(2I0)25I5P，即滑動變阻器R的熱功率是定值電阻R2的熱功率的5倍，故C選項正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可得，正方形導線框中的感應電動勢的大小為ESr2k，故D選項
4、錯誤。動生電動勢電路分析3(多選)如圖所示，光滑的金屬框CDEF水平放置，寬為L，在E、F間連接一阻值為R的定值電阻，在C、D間連接一滑動變阻器R1(0R12R)。框內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場。一長為L，電阻為R的導體棒AB在外力作用下以速度v勻速向右運動，金屬框電阻不計，導體棒與金屬框接觸良好且始終垂直，下列說法正確的是()AABFE回路的電流方向為逆時針，ABCD回路的電流方向為順時針B左右兩個閉合區(qū)域的磁通量都在變化且變化率相同，故電路中的感應電動勢大小為2BLvC當滑動變阻器接入電路中的阻值R1R時，導體棒兩端的電壓為BLvD當滑動變阻器接入電路中的阻值R1時，滑動變阻器有最大電功率且
5、為AD根據(jù)楞次定律可知，A正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢EBLv，故B錯誤；R1R時，外電路總電阻R外，故導體棒兩端的電壓即路端電壓應等于BLv，故C錯誤；該電路電動勢EBLv，電源的內(nèi)阻為R，求解滑動變阻器的最大電功率時，可以將導體棒和電阻R看成新的等效電源，等效內(nèi)阻為，故當R1時，等效電源的輸出功率最大，即滑動變阻器的電功率最大，最大值Pm，故D正確。4如圖所示，均勻金屬圓環(huán)的總電阻為4R，磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過圓環(huán)。金屬桿OM的長為l，阻值為R，M端與環(huán)接觸良好，繞過圓心O的轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度順時針轉(zhuǎn)動。阻值為R的電阻一端用導線和圓環(huán)最下端的A點連接，另一端和金屬
6、桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點相連接。下列判斷正確的是()A金屬桿OM旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電動勢恒為B通過電阻R的電流的最小值為，方向從Q到PC通過電阻R的電流的最大值為DOM兩點間電勢差絕對值的最大值為ADM端線速度為vl，OM切割磁感線的平均速度為，OM轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢恒為EBl，故A正確；當M端位于最上端時，圓環(huán)兩部分電阻相等，并聯(lián)電阻最大，電路的總電阻最大，通過R的電流最小，因R并2RR，通過電阻R的電流的最小值為：Imin，根據(jù)右手定則可知電流方向從Q到P，故B錯誤；當M位于最下端時圓環(huán)被短路，此時通過電阻R的電流最大，為：Imax，故C錯誤；OM作為電源，外電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓
7、減小，路端電壓增大，所以外電阻最大時，OM兩點間電勢差的絕對值最大，其最大值為：UImin2R，故D正確。 電磁感應中的圖象問題分考向訓練電磁感應中常見的圖象問題圖象類型(1)隨時間變化的圖象，如Bt圖象、t圖象、Et圖象、It圖象(2)隨位移變化的圖象，如Ex圖象、Ix圖象(所以要先看坐標軸：哪個物理量隨哪個物理量變化要弄清)問題類型(1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象(畫圖象)(2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量(用圖象)應用知識四個規(guī)律左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律六類公式(1)平均電動勢En(2)平動切割電動勢EBlv(3)轉(zhuǎn)動切割電動勢EBl2(
8、4)閉合電路歐姆定律I(5)安培力FBIl(6)牛頓運動定律的相關公式等跟進訓練根據(jù)電磁感應過程選擇圖象1如圖甲所示，正三角形硬導線框abc固定在磁場中，磁場方向與線框平面垂直。圖乙表示該磁場的磁感應強度B隨時間t變化的關系，t0時刻磁場方向垂直紙面向里。在04t0時間內(nèi)，線框ab邊受到該磁場對它的安培力F隨時間t變化的關系圖為(規(guī)定垂直ab邊向左為安培力的正方向)()甲乙ABCDA0t0時間內(nèi)，磁場方向垂直紙面向里，均勻減小，根據(jù)楞次定律、法拉第電磁感應定律和歐姆定律可知：流經(jīng)導線ab的電流I不變，方向從b到a，其受到的安培力方向向左，大小為FBIL，均勻減小到零；同理，t02t0時間內(nèi)，磁
9、場方向垂直紙面向外，均勻增大，流經(jīng)導線ab的電流I不變，方向從b到a，其受到的安培力方向向右，從零開始均勻增大；2t03t0時間內(nèi)，磁場方向垂直紙面向外，0，導線ab不受安培力；3t03.5t0時間內(nèi)，磁場方向垂直紙面向外，均勻減小，流經(jīng)導線ab的電流為2I不變，方向從a到b，其受到的安培力方向向左，大小為F2BIL，即均勻減小到零；3.5t04t0時間內(nèi)，磁場方向垂直紙面向里，均勻增加，流經(jīng)導線ab的電流為2I不變，方向從a到b，其受到的安培力方向向右，大小為F2BIL，即從零開始均勻增大，A項正確。2(多選)(2019全國卷)如圖所示，兩條光滑平行金屬導軌固定，所在平面與水平面夾角為，導軌
10、電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導體棒PQ、MN先后自導軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導軌垂直且接觸良好。已知PQ進入磁場時加速度恰好為零。從PQ進入磁場開始計時，到MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能正確的是()ABCDAD根據(jù)題述，PQ進入磁場時加速度恰好為零，兩導體棒從同一位置釋放，則兩導體棒進入磁場時的速度相同，產(chǎn)生的感應電動勢大小相等，若釋放兩導體棒的時間間隔足夠長，在PQ通過磁場區(qū)域一段時間后MN進入磁場區(qū)域，根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律可知流過PQ的電流隨時間變化的圖
11、象可能是A；由于兩導體棒從同一位置釋放，兩導體棒進入磁場時產(chǎn)生的感應電動勢大小相等，MN進入磁場區(qū)域切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，回路中產(chǎn)生的感應電流不可能小于I1，B錯誤；若釋放兩導體棒的時間間隔較短，在PQ沒有出磁場區(qū)域時MN就進入磁場區(qū)域，則兩棒在磁場區(qū)域中運動時回路中磁通量不變，兩棒不受安培力作用，二者在磁場中做加速運動，PQ出磁場后，MN切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，且感應電流一定大于I1，受到安培力作用，由于安培力與速度成正比，則MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力，所以MN一定做減速運動，回路中感應電流減小，流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能是D，C錯誤。電磁感應
12、中圖象選擇類的兩個常用方法排除法定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負，以排除錯誤的選項。函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)關系對圖象進行分析和判斷。根據(jù)圖象分析判斷電磁感應過程3(多選)(2018全國卷)如圖(a)所示，在同一平面內(nèi)固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側(cè)。導線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導線框R中的感應電動勢()圖(a)圖(b)A在t時為零B在t時改變方向C在t時最大，且沿順時針方向D在tT時最大，且沿順時針方
13、向AC因通電導線的磁感應強度大小正比于電流的大小，故導線框R中磁感應強度與時間的變化關系類似于題圖(b)，感應電動勢正比于磁感應強度的變化率，即題圖(b)中的切線斜率，斜率的正負反映電動勢的方向，斜率的絕對值反映電動勢的大小。由題圖(b)可知，電流為零時，電動勢最大，電流最大時電動勢為零，A正確，B錯誤；再由楞次定律可判斷在一個周期內(nèi)，內(nèi)電動勢的方向沿順時針，時刻最大，C正確；其余時間段電動勢沿逆時針方向，D錯誤。4(多選)如圖甲所示，在水平面上固定一個匝數(shù)為10匝的等邊三角形金屬線框，總電阻為3 ，邊長為0.4 m。金屬框處于兩個半徑為0.1 m的圓形勻強磁場中，頂點A恰好位于左邊圓的圓心，
14、BC邊的中點恰好與右邊圓的圓心重合。左邊磁場方向垂直紙面向外，右邊磁場垂直紙面向里，磁感應強度的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法中正確的是(取3)()甲乙A線框中感應電流的方向是順時針方向Bt0.4 s時，穿過線框的磁通量為0.005 WbC經(jīng)過t0.4 s，線框中產(chǎn)生的熱量為0.3 JD前0.4 s內(nèi)流過線框某截面的電荷量為0.2 CCD根據(jù)楞次定律和安培定則，線框中感應電流的方向是逆時針方向，選項A錯誤；0.4 s時穿過線框的磁通量12r2B1r2B20.055 Wb，選項B錯誤；由圖乙知10 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢Ennr21.5 V，感應電流I0.5 A,0.4 s內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量QI2Rt0.3 J，選項C正確；前0.4 s內(nèi)流過線框某截面的電荷量qIt0.2 C，選項D正確?！八拿鞔_、一理解”巧解圖象問題10
（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第10章 電磁感應 第3節(jié) 電磁感應中的電路和圖象問題教學案
